1.9 Политика и процедура.

Студент обязан:1. Посещать все занятия.

2. В случае неявки на занятия:

а) предоставлять преподавателю справку о причине пропуска занятия;

б) по согласованию с преподавателем отработать пропущенный материал;

3. По всем видам контроля знаний представить преподавателю отчетный материал.

2. Содержание Активного раздаточного материала

2.1.Тематический план курса

Таблица 6

Наименование темы	Количество академических часов
	Лекция	Практ зан.	СРСП	СРС
1. Основные представления теоретической метрологии	2	2	2	2
2. Измерения. Погрешности измерений	2	4	6	6
3. Случайные погрешности	3	2	6	6
4. Средства измерений	2	2	4	4
5. Моделирование средств измерений	2	2	4	4
6. Основы стандартизации	2	1	4	4
7. Организационно-методические принципы сертификации	2	2	4	4
Всего часов	15	15	30	30

2.2. Конспект лекционных занятий.

Тема лекции 1. Основные представления теоретической метрологии. Метрология – наука об измерениях. Измерения физических величин. Классификация физических величин. Международная система единиц физических величин. Основные характеристики измерений. Виды измерений. Эталоны, их классификация.

Метрология – наука об измерениях. Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах их достижения требуемой точности.

Метрология включает общую теорию измерений физических величин и их системы, порядок передачи размеров единиц от эталонов единиц величин (далее эталонов) рабочим эталонам и средствам измерений, методы и средства измерений, общие методы обработки результатов измерений и оценки их точности.

Предмет метрологии – измерения, их единство и точность. Метрология включает в себя выполнение практически всех измерительных работ на производстве, а также их теоретические и правовые основы.

Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

Средства метрологии – совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.

Основными задачами метрологии являются:

- обеспечение единства измерений;

- установление единиц физических величин;

- обеспечение единообразия средств измерений;

- установление национальных (государственных) эталонов и рабочих средств измерений, контроля и испытаний, а также передачи размеров единиц от эталонов или рабочих эталонов рабочим средства измерений;

- установление номенклатуры, методов нормирования, оценки и контроля показателей точности результатов измерений и метрологических характеристик средств измерений;

- разработка оптимальных принципов, приемов и способов обработки результатов измерения и методов оценки погрешностей.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Метрология делится на теоретическую (фундаментальную), законодательную (правовую) и прикладную (практическую).

Теоретическая метрология главным образом связана с разработкой и изучением фундаментальных вопросов теории измерений.

Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физических величин, эталонов, видов, методов, методик и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений в интересах мирового сообщества.

Исходным документом законодательной метрологии в Республике Казахстан является закон « Об обеспечении единства измерений».

Прикладная метрология связана с изучением вопросов практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. В ее ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения средств измерений.

Измерения физических величин. Классификация физических величин.

Физическая величина – свойство физических объектов, общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из нас. Качественная сторона понятия «физическая величина» определяет ее род (например, электрическое сопротивление как общее свойство проводников электричества), а количественная – ее «размер» (значение электрического сопротивления конкретного проводника, например R=100 Ом).

Размер физической величины – количественная определенность величины, присущая конкретному предмету, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины – оценка размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц измерения. Числовое значение физической величины – отвлеченное число, выражающее отношение значения физической величины к соответствующей единице данной физической величины (например, 10В – значение амплитуды напряжения, причем само число 10 и есть числовое значение).

Истинным значением физической величины называют значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Определить экспериментально его невозможно вследствие неизбежных погрешностей измерения.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой физической величины. В метрологии существуют два основных постулата: 1) истинное значение определяемой величины существует и оно постоянно; 2) истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно.

Действительным значением физической величины называют ее значение, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для определенной цели может быть использовано вместо него. Действительное значение физической величины определяют по образцовым мерам и приборам, погрешностями которых можно пренебречь по сравнению с погрешностями применяемых рабочих средств измерения.

Международная система единиц физических величин. Единицы физических величин делят на основные и производные и объединяют в системы единиц физических величин.

В основу системы СИ положены семь основных и две дополнительные физические величины. Основные единицы: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.

Единица длины – метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

единица массы – килограмм – масса, равная массе международного прототипа килограмма, представляющего цилиндр из сплава платины и иридия;

единица времени – секунда – продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия -133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

единица силы электрического тока – ампер – сила неменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого, создал бы между этими проводниками силу, равную на каждый метр длины;

единица термодинамической температуры – кельвин -1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды, т.е. температуры, при которой три фазы воды – парообразная, жидкая и твердая – находятся в динамическом равновесии;

единица количества вещества – моль – количество вещества, содержащего столько структурных элементов, сколько содержится в углероде -12 массой 0,012 кг;

единица силы света – кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой ( длина волны около 0,555 мкм), чья энергетическая сила излучения в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср ( ср – стерадиан).

Дополнительные единицы системы СИ предназначены только для образования единиц угловой скорости и углового ускорения. К дополнительным физическим величинам системы СИ относят плоский и телесный углы.

Радиан (рад) – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги которой равна этому радиусу.

Стерадиан (ср) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на ее поверхности площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Производные единицы системы СИ образуются из основных и дополнительных.

Единицы физических величин делят на системные и внесистемные.

Системная единица – единица физической величины, входящая в одну из принятых систем. Все основные и производные, а также кратные и дольные единицы являются системными.

Внесистемная единица – единица физической величины, не входящая в принятые системы единиц. Внесистемные единицы делят на: допускаемые наравне с единицами СИ; допускаемые к применению в специальных областях; временно допускаемые и устаревшие. Например, плоские углы чаще всего измеряют в угловых градусах, минутах и секундах. Эти внесистемные единицы допущены к применению наравне с единицами СИ. Среди получивших широкое распространение внесистемных единиц следует отметить киловатт-час, градус Цельсия и пр.

На практике применение целых единиц не всегда удобно, так как в результате измерений получают очень большие или очень малые их значения. Поэтому в системе СИ установлены ее десятичные кратные и дольные единицы, которые образуются с помощью множителей. Кратная единица физической величины – единица, большая в целое число раз системной, например килогерц (10³ Гц). Дольная единица физической величины – единица, меньшая в целое число раз системной, например микрогенри (10^-6 Гн). Наименования кратных и дольных единиц системы СИ содержат ряд приставок, соответствующих множителям.

Основные характеристики измерений. Основными характеристиками измерений являются: результат и погрешность.

Результат измерений физической величины – значение физической величины, полученное путем ее измерения. Часто в полученный результат вносят поправки.

Погрешность средства измерения – разность между показаниями средства измерения и истинным значением измеряемой физической величины.

Качество измерений характеризуется точностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью, достоверностью, а также размером допускаемых погрешностей.

Достоверность – характеристика качества измерений, отражающая доверие к их результатам, которая определяется доверительной вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в некотором заданном интервале. Подобный интервал называют доверительным и между его границами с заданной доверительной вероятностью

(1.1)

находится истинное значение оцениваемого параметра. В (1.1) параметр q – уровень значимости ошибки, – нижняя и верхняя границы доверительного интервала.

Шкала физической величины – упорядоченная последовательность значений физической величины, принятая по результатам точных измерений. Среди шкал следует выделить три основных типа: шкалы наименований, интервалов и абсолютные шкалы.

Шкала наименований (шкала классификации) основана на приписывании объекту цифр, играющих роль простых имен.

Шкала интервалов (шкала разностей) отражает разность значений физической величины. К таким шкалам относятся температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта и Реомюра. В температурной шкале Цельсия за начало отсчета разности температур принята температура таяния льда.

Абсолютные шкалы имеют естественное однозначное определение единицы измерения. Данные шкалы соответствуют относительным величинам: коэффициенту усиления, коэффициенту ослабления и т.д.

Виды измерений. Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, требуемой точностью и необходимой скоростью измерений, условиями и режимом измерений и пр. Наиболее широко применяется классификация по общим приемам получения результатов измерений, согласно которым измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные.

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно по показаниям средства измерения. Аналитически прямые измерения записывают в виде

А = Х, (1.2)

где Х – значение величины, найденное путем ее измерения и называемое результатом измерения.

Косвенные измерения – это измерения, при которых значение измеряемой величины находят на основании известной зависимости между ней и величинами, определяемыми прямыми измерениями, которые проводились в одинаковых условиях. Косвенные измерения можно охарактеризовать следующей формулой:

, (1.3)

где - результаты прямых измерений величин, связанных функциональной зависимостью с искомым значением измеряемой величины А.

Совокупными называют проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых их значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых или косвенных измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместными называются проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для установления зависимости между ними.

Следовательно, совместные измерения можно интерпретировать как обобщение косвенных измерений, а совокупные – как обобщение прямых измерений.

Эталоны, их классификация. Эталон – средство измерения (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с наивысшей точностью для данного уровня развития измерительной техники с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.

Каждый эталон должен обладать тремя взаимосвязанными свойствами: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Неизменность - свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы физической величины в течение длительного интервала времени.

Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники.

Сличаемость – возможность сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь, вторичных эталонов, с наивысшей точностью для соответствующего уровня развития техники измерений.

Эталоны принято классифицировать в зависимости от назначения, в соответствии с которым предполагается оснащение соответствующих метрологических служб первичными, специальными, национальными, международными и вторичными эталонами.

Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы физической величины с наивысшей в стране точностью. Первичные эталоны – уникальные средства измерений, часто представляющие собой сложнейшие измерительные комплексы. Данные эталоны составляют основу государственной системы обеспечения единства измерений и подразделяются на специальные, национальные, государственные и международные.

Специальный эталон воспроизводит физическую величину в особых условиях и заменяет для них первичный эталон. Первичные и специальные эталоны являются исходными для страны, их утверждают в качестве национальных.

Национальный – первичный (или специальный) эталон, признанный в качестве исходного на территории государства. Национальные эталоны создают, хранят и применяют центральные метрологические научные институты страны.

Международный – эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

Вторичный эталон – эталон, значение которого устанавливают по первичному эталону. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размеров, создаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона. По назначению вторичные эталоны делят на эталоны-свидетели, эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны.

Эталон-свидетель служит для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты. В настоящее время международный эталон килограмма имеет эталон-свидетель.

Эталон-копия предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам. Его создают в случае необходимости проведения большого числа поверочных работ с целью предохранения первичного или специального эталона от преждевременного износа. Эталон-копия представляет собой копию государственного эталона по метрологическому назначению.

Эталон сравнения применяют для взаимного сличения эталонов, которые по тем или иным причинам нельзя непосредственно сравнивать друг с другом.

Рабочий эталон – мера, измерительный прибор или преобразователь, утвержденные в качестве образцовых и служащие для поверки по ним других средств измерения. Рабочие эталоны предназначены для поверки наиболее точных средств измерений. Рабочие эталоны при необходимости подразделяют на 1-й, 2-й и последующие разряды, определяющие порядок их соподчинения в соответствии с поверочной схемой.

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1. Что такое физическая величина и размерность физической величины?

2. Приведите основные, дополнительные и производные физические величины?

3. Что такое шкала физической величины?

4. Что такое эталон физической величины?

Тема лекции 2. Измерения. Погрешности измерений. Цель измерений. Качество, точность и погрешности измерений. Систематические погрешности. Методы исключения систематических погрешностей.

Цель измерений - получение результата, т. е. оценки истинного значения физической величины. Для этого измерения необходимо проводить с возможно большей достоверностью и точностью. Но ка­кими бы точными и совершенными ни были средства и методы изме­рений и как бы тщательно измерения ни выполнялись, их результат всегда отличается от истинного значения измеряемой величины, т.е. определяется с некоторой погрешностью.

Если прямое измерение физической величины проведено один раз (так называемое однократное прямое измерение), то результатом измерения является непосредственное показание средства измерения. При этом за погрешность результата измерения часто принимают погрешность средства измерения.

В случае многократных наблюдений результат измерения и его погрешность находят различными методами статистической обработ­ки всех выполненных наблюдений.

Качество, точность и погрешности измерений. Под качеством измерений понимают совокупность свойств, обу­словливающих получение результатов этих измерений с требуемыми точностными характеристиками в необходимом виде и установлен­ные сроки. Качество измерений характеризуется, прежде всего, такими показателями как точность (погрешность), правильность и достовер­ность. Точность результата измерений - основная характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности этого результата.

Погрешностью результата измерения называется отклонение найденного значения от истинного значения измеряемой физиче­ской величины. Поскольку истинное значение измеряемой величины не известно, то при количественной оценке погрешности пользуются действительным значением физической величины.

Погрешность средства измерения представляет собой разность между показания ми средства измерения и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Эта погрешность харак­теризует точность результатов измерений, проводимых используемым средством измерений.

Абсолютной погрешностью , выражаемой в единицах измеряемой величины, называют отклонение результата измерения x от истинного значения x_и

(2.1)

Абсолютная погрешность характеризует значение и знак полу­ченной погрешности, но не определяет качество самого измерения. Характеристикой качества измерения является точность измерения, отражающая меру близости результата измерения к истинному значе­нию измеряемой величины. Высокой точности измерений со­ответствует малая погрешность.

Относительной погрешностью называют отношение аб­солютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины:

(2.2)

Мерой точности измерений служит показатель точности, обрат­ный модулю относительной погрешности: . Часто относи­тельную погрешность выражают в процентах: . По­скольку обычно << то относительная погрешность может быть определена как или

Приведенной погрешностью выражающей потенциальную точность измерений, называют отношение абсолютной погрешности к некоторому нормирующему значению (например, к конечному значению шкалы):

(2.3)

Систематические погрешности - составляющие погрешности измерений, сохраняющиеся постоянными или закономерно изме­няющиеся при многократных измерениях величины в одних и тех же условиях. Их отличительным признаком является то, что они могут быть предсказаны и обнаружены. Систематические погрешности выявляют детальным анализом их возможных источников и уменьшают введением соответствующей поправки, применением более точных приборов, калибровкой прибо­ров с помощью рабочих мер и т. п.

Случайные погрешности составляющие погрешности изме­рений, изменяющиеся случайным образом по значению и знаку при повторных измерениях одной и той же физической величины в одних и тех же условиях. Случайные составляющие погрешности измерений приводят к неоднозначности показаний и проявляются при повтор­ных измерениях одной и той же физической величины в виде неко­торого разброса получаемых результатов. Они могут быть вызваны, например, неправильным функционированием электронных элемен­тов измерительного устройства.

Грубые погрешности (промахи) - погрешности, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях измерения. Они воз­никают из-за неучтенных внешних воздействий. Так, грубые погреш­ности могут быть вызваны кратковременными скачками питающего напряжения при включении в сеть мощных потребителей энергии. Промахи могут быть обусловлены и неправильными действиями опе­ратора, в частности возникающими ошибками при списывании им показаний измерительного прибора.

Итак, если не учитывать грубые погрешности, абсолютную пог­решность измерения , определяемую выражением (2.1), можно представить суммой систематической и случайной составляющих:

. (2.4)

Из соотношения (2.4) следует, что абсолютная погрешность, как и результат измерения является случайной величиной.

Методические погрешности возникают из-за несовершенства метода измерений, некорректности алгоритмов или формул, по кото­рым производят вычисления результатов измерений, из-за влияния выбранного средства измерения на измеряемые параметры сигналов и т.д. Если, например, вольтметр имеет недостаточно высокое входное сопротивление, то его подключение к схеме способно изменить в ней распределение токов и напряжений. При этом результат измерения будет отличаться от действительного.

Пример 2.1. Покажем, как появляется методическая погрешность при измерении сопротивления резистора R_x с помощью метода амперметра­= вольтметра (рис. 2.1).

Рис. 2.1.

Решение. Для определения зна­чения сопротивления R_x необходимо измерить ток I_R, проте­кающий через резистор, и падение напряжения на нем U_R.

В приведенной на рис. 2.1 схеме, реализующей этот метод измерения, падение напряжения на резисторе R_x измеряется вольтметром V непос­редственно, в то время как амперметр А измеряет суммарный ток, одна часть которого протекает через резистор, а другая часть - через вольтметр. В результате измеренное значение со­противления будет не R_x=U_R /I_R, а R' =U_R /(I_R+I_V), и появится методиче­ская погрешность . Методическая погрешность уменьшается и стремится к нулю при токе , т. е. при внутреннем сопротивлении вольтметра .

Инструментальные (аппаратурные) погрешности возникают из-­за несовершенства средств измерения, т. е. от их собственных по­грешностей. Уменьшить инструментальные погрешности можно применением более точного прибора.

Внешние погрешности связаны с отклонением одной или нескольких влияющих величин от нормальных значений или выходом их за пределы нормальной области.

Субъективные погрешности вызваны ошибками эксперимента­тора при отсчете показаний (погрешности от небрежности и невни­мания экспериментатора).

Статические погрешности возникают при измерении уста­новившегося во времени значения измеряемой величины.

Динамические погрешности имеют место при динамических из­мерениях, когда измеряемая физическая величина изменяется во вре­мени. Причина появления динамических погрешностей состоит в не­соответствии скоростных (временных) характеристик прибора и ско­рости изменения измеряемой величины.

Основная погрешность средств измерений имеет место при нор­мальных условиях эксплуатации, оговоренных в регламентирующих документах.

Дополнительная погрешность средств измерений возникает из-за выхода какой-либо из влияющих величин за пределы нормальной об­ласти значений.

Систематические погрешности. Источниками систематических составляющих погрешности из­мерения могут быть объект и метод измерения, средства измерения, условия измерения и экспериментатор. При этом оценивание систе­матических составляющих представляет достаточно трудную мет­рологическую задачу. Важность ее определяется тем, что знание систематической погрешности позволяет ввести соответствующую поправку в результат измерения и тем самым повысить его точ­ность. Трудность же состоит в сложности обнаружения системати­ческой погрешности, поскольку ее невозможно выявить путем по­вторных измерений (наблюдений).

Постоянными называют такие систематические погрешности измерения, которые остаются неизменными (сохраняют величину и знак) в течение всей серии измерений.

Переменными называют погрешности, изменяющиеся в процессе измерения. Наличие существенной переменной систематической пог­решности искажает оценки характеристик случайной погрешности. Поэтому она должна обязательно выявляться и исключаться из ре­зультатов измерений.

Методы исключения систематических погрешностей. В реальных условиях полностью исключить системати­ческую составляющую погрешности невозможно. Всегда остаются ка­кие-то неучтенные факторы, которые нужно учитывать и которые будут вызывать систематическую погрешность измерения. Это значит, что систематическая погрешность тоже случайна и ее определение обусловлено лишь установившимися традициями обработки и пред­ставления результатов измерения.

Постоянные систематические погрешности можно обнаружить только путем сравнения результатов измерений с другими, по­лученными с использованием более точных методов и средств изме­рения. В ряде случаев систематическую погрешность можно исклю­чить путем устранения источников погрешности до начала измерений (профилактика погрешности), а в процессе измерений – внесением известных поправок в результаты измерений.

Метод замещения обеспечивает наиболее полную компенсацию постоянной систематической погрешности. Суть данного метода со­стоит в такой замене измеряемой величины известной величиной A, получаемой с помощью регулируемой меры, чтобы показание изме­рительного прибора сохранилось неизменным. Значение измеряемой величины считывают в этом случае по указателю меры. При исполь­зовании данного метода погрешность неточного измерительного при­бора устраняют, а погрешность измерения определяют только по­грешностью самой меры и погрешностью отсчета измеряемой вели­чины по указателю меры.

Метод компенсации погрешности по знаку используют для уст­ранения постоянной систематической погрешности, у которой в зави­симости от условий измерения изменяется только знак. При этом ме­тоде выполняют два измерения, результаты которых соответственно есть , где x_и - измеряемая величина. Среднее значение из полученных результатов (x₁ + x₂)/2 = x_и представляет со­бой окончательный результат измерения, не содержащий погрешнос­ти .

Метод введения поправок позволяет достаточно просто вычис­лить и исключить из результата измерения систематические погреш­ности. Поправка C - величина, одноименная с изме­ряемой x_и, вводимая в результат измерения с целью ис­ключения систематической погрешности. В случае, если принимают и систематическая погрешность полностью исключается из результата измерения.

Поправки определяют экспериментально или путем специальных теоретических исследований и задают в виде формул, графиков или таблиц.

Метод противопоставления применяется в радиоизмерениях для уменьшения постоянных систематических погрешностей при срав­нении измеряемой величины с известной величиной примерно равно­го значения, воспроизводимой соответствующей образцовой мерой.

Метод рандомизации основан на принципе формального перевода сис­тематических погрешностей в случайные. Этот метод позволяет эф­фективно уменьшать постоянную систематическую погрешность (ме­тодическую и инструментальную) путем измерения некоторой вели­чины рядом однотипных приборов с последующей оценкой резуль­тата измерений в виде математического ожидания (среднего арифме­тического значения) выполненного ряда наблюдений. В данном мето­де при обработке результатов измерений используются случайные из­менения погрешности от прибора к прибору.

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1. Перечислите причины появления погрешностей измерений.

2. Назовите признаки, по которым классифицируются погрешности.

3. Что называют абсолютной, относительной и приведенной погрешностями?

4. Что такое систематические, случайные и грубые погрешности?

Тема лекции 3. Случайные погрешности. Нормальный закон распределения погрешностей (распределение Гаусса). Закон распределения Стьюдента.

Случайные погрешности. Если при проведении с одинаковой тщательностью и в одинаковых условиях ряда наблюдений одной и той же физической величины получены отличающиеся друг от друга результаты, то это свидетельствует о наличии в них случайных погрешностей.

Рассмотрим формирование дифференциального закона распре­деления плотности вероятностей случайной величины с помощью гистограммы на примере измерений с многократными наблюде­ниями (рис.3.1).

Пусть проведено n последовательных измерений одной и той же физической величины Х и получена группа ее значений X₁, Х₂, Х₃, ... , Xп. Расположим результаты наблюдений в порядке возрастания их номе­ров от Xmin до Хmах И затем найдем размах ряда Х = Хmах – Xmin.

Рис. 3.1. Гистограмма распределения результатов ряда наблюдений

Разделив размах ряда на k равных интервалов , подсчитаем коли­чество наблюдений одинаковых значений величины x, попадающих в свой интервал .

Представим полученные результаты графически, нанеся по оси абсцисс значения физической величины х и обозначив границы ин­тервалов с одинаковыми ее значениями, а по оси ординат - относи­тельную частоту попаданий туда этих значений P_k = n_k /п. Построив на диаграмме прямоугольники, основанием которых является ширина интервалов с высотой P_k = , получим диаграмму, дающую представление о плотности распределения результатов наблюдений в данном опыте. Построенная на рис.3.1 диаграмма на­зывается гистограммой и характеризует распределение числа резуль­татов измерений исследуемой величины в зависимости от их значе­ния.

При бесконечном увеличении числа наблюдений и бесконечном уменьшении ширины интервалов , ступенчатая кривая, огибающая гистограмму, перейдет в плавную кривую p(x) (см. рис.3.1), называемую кривой одномерной плотности распределения вероятностей случайной величины, а уравнение, описывающее ее, - дифференциальным законом распределения.

Кривая плотности вероятностей всегда неотрицательна и подчинена условию нормировки:

Если перейти от переменной х, т.е. измеряемой величины, к пе­ременной , отражающей случайную погрешность, то дифференци­альный закон (плотность вероятностей) распределения случайной погрешности можно записать в общепринятом виде:

, (3.1)

где - вероятность нахождения значений погрешности в ин­тервале .

Интегральным законом распределения случайной погрешности называют функцию , выражающую вероятность Р того, что случай­ная погрешность находится в интервале от до некоторого значения, меньшего граничного :

(3.2)

Функция неубывающая и определена так, что и . Интерес представляет поиск вероятности Р, с которой пог­решность измерений находится в заданном интервале погрешностей , где - нижняя и верхняя границы этого интервала. Записывают вероятность как и в общем случае . Если P = 0,6 и выполнено 100 измерений, то считают, что 60 значений попадают в интервал .

Для определения вероятности можно исполь­зовать и интегральный и дифференциальный законы распределения. Между законами имеется такая связь:

(3.3)

Из физических представлений следует, что вероятность на­хождения погрешности на интервале всех возможных ее значений, т. е. на интервале , равна .

Часто необязательно описывать случайную погрешность с помо­щью законов распределения плотности вероятностей, а достаточно оха­рактеризовать числами отдельные ее свойства. Такие числовые харак­теристики называют моментами. Моменты являются начальными, если величины отсчитывают от начала координат, и цен­тральными, если величины отсчитывают от центра распределения.

Для рассматриваемых ниже симметричных законов приме­няется в основном центральный момент второго порядка, называе­мый дисперсией:

(3.4)

Дисперсия D характеризует рассеяние погрешностей относи­тельно центра распределения .

Поскольку дисперсия D имеет размерность квадрата погрешно­сти измерения, то обычно используют среднее квадратичное от­клонение , которое имеет размерность самой погрешности.

Нормальный закон распределения погрешностей (распределение Гаусса) применяют при следующих предположениях:

- погрешность может принимать непрерывный ряд значений в интер­вале ;

- при выполнении значительного числа наблюдений большие по­грешности появляются реже, чем малые, а частота появления по­грешностей, идентичных по абсолютной величине и противоположных по знаку, одинакова.

Одномерная плотность вероятностей для нормального закона распределения погрешностей имеет вид

(3.5)

Чем меньше, тем выше точность измерений. Это следует из графиков функции (3.5) для разных (рис.3.2). По мере уменьшения рассеяние случайных погрешностей относительно центра их рас­пределения, т. е. в данном случае относительно значения , уменьшается. При нормальном законе распределения погрешностей формула расчета вероятности находится подстановкой (3.5) в (3.3). Для симметричного интервала, т.е. :

(3.6)

Рис.3.2. Графики нормального закона распределения

Рассмотрим геометрическую интерпретацию вероятности распреде­ления случайных погрешностей (3.6). На графике, представленном на рис.3.2, для конкретного значения СКО вероятность численно равна площади S заштрихованной фигуры, ограниченной функцией , от­резком оси погрешностей в интервале , и ординатами .

Чем шире заданный интервал погрешностей , тем больше площадь S, т. е. выше вероятность попадания случайных погрешностей измерений в этот интервал. Для интервала случайных погрешностей вероятность .

При нормальном законе распределения случайной погрешности ; за истинную величину X_и =A принимают ее оптимальную оценку , равную оценке математического ожидания выполненного ряда наблюдений (Х₁, Х₂ ... , Х_n), т.е. полагают, что

, (3.7)

- есть результат измерения.

Закон распределения Стьюдента удобен при обработке результатов небольшого числа многократных наблюде­ний и справедлив, когда плотность вероятности случайных погреш­ностей распределена по нормальному закону. Закон описывает рас­пределение плотности вероятности случайной величины

, (3.8)

где - оценка СКО результата измерения .

Этот закон учитывает число выполненных наблюдений n и за­дается функцией

(3.9)

где - известные в математике гамма-функции (интегралы Эйлера).

На рис. 3.3 приведены графики закона распределения Стьюдента (семейство распределений Стьюдента) вида (3.9) для различного числа наблюдений n. Для сравнения на этом же рисунке показан гра­фик нормированного нормального распределения у которого СКО , а случайная относительная погрешность (в данном случае ­нормированная) принята равной

Отличия законов состоят в увеличении рассеяния погрешностей относи­тельно их центра по мере уменьшения числа наблюдений п. При этом следует ожидать уменьшения вероятности P попадания относительных случайных погрешностей в некоторый заданный интервал .

Рис.3.3. Графики закона распределения Стьюдента для числа различных наблюдений n и нормированного нормального распределения.

Для поиска подобной вероятности достаточно подставить соот­ношение (3.9) в формулу, аналогичную (3.3), но в которой пере­менная заменена на относительную , а пределы интеграла - на равные относительные .

Параметр называют в математике коэффициентом Стьюдента и для него принято специальное обозначение. При расчетах случайных погрешностей измерений задают некоторую доверительную вероят­ность Р_Д = Р и число проводимых наблюдений п. Поэтому этот коэф­фициент обозначают через t(Р_Д,n) и находят в таблице значений коэффициентов Стьюдента.

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные законы распределений случайных погрешностей.

2. Перечислите свойства интегральной и дифференциальной функций

распределения случайной величины.

3. Как описывается и когда используется распределение Стьюдента?

Тема лекции 4. Средства измерений. Классификация и свойства средств измерений.

Нормирование метрологических характеристик средств измерений. Классы точности средств измерений. Метрологическая надежность средств измерений.

Классификация и свойства средств измерений. Средство измерений – техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменной в течение известного интервала времени.

Мера – средство измерения, воспроизводящее физическую величину заданного размера (значения). В качестве меры в электрических измерениях используют измерительные резисторы (мера электрического сопротивления) измерительные конденсаторы (мера электрической емкости) и т.д.

Устройство сравнения (компаратор) – это средство измерений, позволяющее сравнивать друг с другом меры однородных величин или же показания измерительных приборов. Примером устройства сравнения может служить фотореле.

Измерительный преобразователь – средство измерений, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, удобной для передачи, преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию исследователя.

Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для выработки требуемого сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператором.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. Измерительную установку, применяемую для поверки, называют поверочной, а входящую в состав эталона – эталонной установкой.

Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, компьютеров и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработка измерительных сигналов в разных целях.

Нормирование метрологических характеристик средств измерений. Чтобы обеспечить единство измерений, знать степень соответст­вия информации об измеряемой величине, содержащейся в выходном сигнале, ее истинному значению, иметь возможность взаимно заме­нять средства измерений, метрологические характеристики последних нормируют.

Метрологические характеристики - это характеристики свойств средства измерений, оказывающие влияние на результат из­мерения и его погрешности.

Характеристики, устанавливаемые нор­мативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально - действительными.

К метрологическим характеристикам средств измерений относят те, которые оказывают влияние на результаты и погрешности измерений. К ним относят:

- градуировочные характеристики - это характеристики, определяющие зависимость вы­ходного сигнала от входного; номинальное значение меры; пределы измерения; цена деления шкалы; вид и параметры цифрового кода;

- динамические характеристики, отражающие инерционные свой­ства средств измерений и позволяющие оценить динамические по­грешности;

- инструментальные составляющие погрешности измерения;

- функции влияния, отражающие зависимость метрологических характеристик средств измерений от воздействия влияющих величин или неинформативных параметров (напряжение, частота сети и т. д.).

Метрологические характеристики нормируют для нормальных условий эксплуатации средств измерений. Нормальными считают ус­ловия, при которых изменением метрологических характеристик под воздействием влияющих величин можно пренебречь.

Для нормальных условий применения средства измерения нор­мативными документами предусмотрены:

- нормальная область значений влияющей величины (диапазон зна­чений): температура окружающей среды - ; относитель­ная влажность - (65 15) %; практическое отсутствие электрических и магнитных полей; напряжение питающей сети - (220 4,4) В; час­тота питающей сети - (50 1) Гц и т. д.; положение прибора - го­ризонтальное с отклонением от горизонтального ;

- рабочая область значений влияющей величины - область значе­ний влияющей величины, в пределах которой нормируют дополни­тельную погрешность или изменение показаний средства измерений;

- рабочие условия измерений - условия измерений, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей. Например, для амперметра нормируют изменение показаний, вызван­ное отклонением частоты переменного тока от 50 Гц (частоту 50 Гц в данном случае принимают за нормальное значение частоты); для из­мерительного конденсатора - дополнительную погрешность на от­клонение температуры окружающего воздуха от нормальной.

Инструментальную погрешность в нормальной области значения влияющих величин называют основной. Превышение значения влияющей величины за пределы нормальной области значений может привести к возникновению составляющей инструментальной по­грешности, называемой дополнительной.

Классы точности средств измерений. Класс точности - обобщенная характеристика средства изме­рения, определяемая пределами допускаемых основных и дополни­тельных погрешностей, а также другими свойствами средств измере­ний, влияющими на точность, значения которых устанавливают в со­ответствующих стандартах.

Классы точности устанавливают на средство измерения (в техни­ческих условиях или стандартах) при разработке на основании иссле­дований и испытаний их представительной партии. Пределы допус­каемых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютной относительной или приведенной погреш­ностей (далее индекс «си» для упрощения опущен). Форма выраже­ния зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапа­зона измерений и условий применения и назначения средства измере­ния. Пределы допускаемых погрешностей средств измерений опреде­ляют аналогично погрешностям измерений соответственно по фор­мулам (2.1), (2.2) и (2.3).(см. лекцию 2).

Максимальная основная погрешность измерительного прибора, при которой он разрешен к применению, называют пределом допускаемой основной погрешности.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности уста­навливают по одной из формул:

(4.1)

или (4.2)

где х - значение измеряемой величины; а, b - положительные числа.

Формула (4.1) описывает аддитивную составляющую погреш­ности. Нормирование в соответствии с (4.2) означает, что в составе погрешности средства измерения присутствует сумма аддитивной и мультипликативной составляющих.

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности, в процентах,

, (4.3)

где Х_N - нормирующее значение, выраженное в единицах абсо­лютной погрешности ; p - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел:

(4.4)

где n = 1, 0, -1, -2 и т. д.

Если погрешность задана формулой (4.1), то преде­лы допускаемой относительной основной погрешности, в процентах,

(4.5)

где q - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел в (4.4).

Когда допускаемая абсолютная основная погрешность задана формулой (4.2), пределы допускаемой относительной основной погрешности, в процентах,

(4.6)

где с - суммарная относительная погрешность прибора в конце диа­пазона измерения; d - аддитивная относительная погрешность при­бора; - конечное значение диапазона измерений; с, d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда предпочтительных чисел в (4.4), причем всегда с > d.

Числа а, Ь, с, d в (4.2) и (4.6) связаны между собой следующими соотношениями:

c=b+d; d=a/ , (4.7)

Таким образом, для средств измерений, у которых аддитивная и мультипликативная составляющие соизмеримы, предел относитель­ной допускаемой основной погрешности выражается формулой (4.6). Обозначение класса точности для этих средств из­мерений состоит из двух чисел, выражающих с и d в процентах и раз­деленных косой чертой (c/d), например класс точности 0,05/0,02. Та­кое обозначение удобно, так как первый его член с равен относитель­ной погрешности средства измерения в наиболее благоприятных ус­ловиях, когда измеряемая величина х = Х_k. При этом, согласно фор­муле (4.6), = с в %. Второй член формулы (4.6) характеризует увеличение относительной погрешности измерения при уменьшении х, т. е. аддитивной составляющей погрешности. К описанной группе средств измерений относятся цифровые приборы.

Предел допускаемой дополнительной погрешности (она может быть вызвана изменением влияющих величин) - наи­большая дополнительная погрешность, при которой средство из­мерения может быть допущено к применению. Например, для прибо­ра класса точности 1,0 приведенная дополнительная погрешность при изменении температуры на 10⁰С не должна превышать 1 %. Это означает, что при изменении температуры среды на каждые 10⁰С до­бавляется дополнительная погрешность 1 %.

Метрологическая надежность средств измерений. В процессе эксплуатации метрологические характеристики (МХ) и параметры средств измерений претерпевают изменения. Эти изменения носят случайный монотонный или флуктуирующий характер и приводят к отказам, т.е. невозможности средств измерений выполнять свои функции. Неметрологическим называется отказ, обусловленный причинами, не связанными с изменением МХ средства измерений. Они носят главным образом явный характер, проявляются внезапно и могут быть обнаружены без проведения поверки.

Метрологическим называется отказ, вызванный выходом МХ из установленных допустимых границ. Это обусловливает необходимость разработки специальных методов их прогнозирования и обнаружения. Метрологические отказы подразделяются на внезапные и постепенные.

Внезапным называется отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одной или нескольких МХ. Эти отказы в силу их случайности невозможно прогнозировать. Особенность внезапных отказов – постоянство во времени их интенсивности.

Постепенным называется отказ, характеризующийся монотонным изменением одной или нескольких МХ. По характеру проявления постепенные отказы являются скрытыми и могут быть выявлены только по результатам периодического контроля средств измерений. В дальнейшем рассматриваются именно такие отказы.

Надежность средств измерений характеризует их поведение с течением времени и является обобщенным понятием, включающим в себя стабильность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Стабильность средства измерений является качественной характеристикой, отражающей неизменность во времени его МХ. Она описывается временными зависимостями параметров закона распределения погрешности. Метрологические надежность (внешнее свойство средства измерений) и стабильность (внутреннее свойство) являются различными свойствами одного и того же процесса старения средств измерений.

Безотказностью называется свойство средства измерений непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Она характеризуется двумя состояниями: работоспособным и неработоспособным.

Долговечностью называется свойство средства измерений сохранять свое работоспособное состояние до наступления предельного состояния. Работоспособное состояние – это такое состояние средства измерений, при котором все его МХ соответствуют нормированным значениям. Предельным называется состояние средства измерений, при котором его применение недопустимо.

Ремонтопригодность – свойство средства измерений, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, восстановлению и поддержанию его работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Оно характеризуется затратами времени и средств на восстановление средства измерений после метрологического отказа и на поддержание его в работоспособном состоянии.

Свойство средства измерений сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования называется его сохраняемостью.

Одной из основных форм поддержания средства измерений в метрологическом исправном состоянии является его периодическая поверка. Она проводится метрологическими службами согласно правилам, изложенным в специальной нормативно-технической документации. Поверку необходимо проводить через оптимально выбранные интервалы времени, называемые межповерочными интервалами (МПИ).

Межповерочные интервалы устанавливаются в календарном времени для средств измерений, изменение метрологических характеристик которых обусловлено старением и не зависит от интенсивности эксплуатации. Значения МПИ рекомендуется выбирать из следующего ряда: 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 9; 12; 6 К - месяцев, где К – положительное число.

При нахождении МПИ выбирается метрологическая характеристика, определяющая состояние метрологической исправности средства измерений. В качестве таких характеристик, как правило, используются основная погрешность, среднеквадратичное отклонение случайной составляющей погрешности и некоторые другие. Если состояние метрологической исправности определяют несколько МХ, то из них выбирается та, по которой обнаруживается наибольший процент брака при поверках.

Определение межповерочного интервала по экономическому критерию состоит в решении задачи по выбору такого интервала, при котором можно минимизировать расходы на эксплуатацию средства измерений и устранить последствия от возможных ошибок, вызванных погрешностями измерений. Исходной информацией для определения МПИ служат данные о стоимости поверки и ремонта средства измерений, а также об ущербе от изъятия его из эксплуатации и от использования метрологически неисправного прибора.

Наиболее простым является метод, состоящий в произвольном назначении МПИ с последующей корректировкой его величины. В этом случае при минимальной исходной информации назначается первоначальный интервал, а результаты последующих поверок являются исходными данными для его корректировки.

Первый МПИ выбирается в соответствии с рекомендациями нормативных документов государственных и ведомственных метрологических служб.

Последующие значения МПИ определяются путем корректировки первого интервала с учетом результатов проведенных поверок из большого числа однотипных средств измерений.

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1.По каким признакам классифицируют средства измерений?

2. Какие метрологические характеристики описывают погрешность средств измерений?

3.Что такое межповерочный интервал?

Тема лекции 5. Моделирование средств измерений. Классификация аналоговых измерительных приборов. Механические первичные преобразователи. Информационно-измерительные приборы и системы.

Классификация аналоговых измерительных приборов. Аналоговый измерительный прибор представляет собой устройство, пред­назначенное для преобразования измерительной информации в форму, доступную для непосредственного восприятия наблюдателем.

В настоящее время имеет­ся свыше 10⁶ различных аналоговых приборов, поэтому возникает необходимость классификации измерительных приборов, но при этом она становится все сложнее.

Классификация может быть осуществлена по следующим признакам:

- измеряемая величина (прибор для измерения линейных размеров, прибор для измерения температуры);

- принцип измерения (электромеханический, термоэлектри­ческий);

- вид измерительного сигнала, преимущественно используе­мый в измерительном приборе (механический, электрический);

- метод измерения (непосредственная оценка измеряемой величины, компенсационный метод);

- тракт измерительного сигнала (разомкнутый, замкнутый);

- характер изменения измерительного сигнала (линейный, нелинейный);

- режим передачи измерительного сигнала (статический, динамический).

Механические измерительные приборы обычно характеризуются довольно простым конструктивным исполнением и надежным функционированием. Поскольку все измерительные преобразователи и усиливающие блоки имеют некоторую массу, они оказывают обратное воздействие на объект измерения и часто вызывают довольно значительные искажения результатов при проведении динамических измерений. Этот недостаток частично может быть исключен путем перехода к оптическим сигналам, поэтому в настоящее время при проведении точных линейных измерений широкое применение находят оптико-механические системы.

Быстрое развитие измерительной техники в течение последних десятилетий связано преимущественно с применением электрических и электронных измерительных приборов. Электрическими аналоговыми приборами называются приборы, измеряющие различные физические величины и преобразующие их в аналоговые электрические сигналы. Эти приборы характеризуются высоким временным разрешением, простой реализуемостью математических операций, большим усилением и использованием в ряде случаев бесконтактных первичных измерительных преобразова­телей.

К этому необходимо добавить осуществление многоканальных измерений и отсчетов, практически неограниченную возможность дистанционной передачи данных, простую регистрацию, а также возможность электронной обработки результатов измерений с помощью аналоговых вычислительных машин. К недостаткам анало­говых электрических измерительных приборов можно отнести подверженность внешним помехам, например воздействиям температуры и электрических полей. Довольно часто электрические измерительные приборы оказываются более дорогими по сравнению с механическими.

Механические первичные преобразователи. Рассмотрим механические преобразователи силы.

При механическом измерении силы в качестве первичных преобразователей используются деформируемые элементы, формы которых определяются задачами измерений. Так, в качестве первичных преобразователей силы служат специальные пружины, работающие на изгиб или кручение, для малых усилий компак­тные сжимаемые тела для больших усилий.

В пределах области упругости для одноосного состояния на­пряжения согласно закону Гука имеется линейная зависимость между деформацией и механическим напряжением :

, (5.1)

где Е — модуль упругости.

Так как

, (5.2)

где l — длина; — изменение длины, причем при растяжении или сжатии, и

(5.3)

где S — площадь поперечного сечения; F— усилие, то определение силы сводится к определению изменения длины:

(5.4)

При использовании пружин, работающих на изгиб или круче­ние, нагрузка вводится как момент. При этом деформация пру­жины, работающей на изгиб, в точке х определится из выраже­ния:

а угол закручивания пружины, работающей на кручение, — из выражения (5.5):

(5.5)

В формулах (5.1) – (5.5) Е — модуль упругости; G — модуль сдвига; I — момент инерции; М_ь — изгибающий момент; М, — момент кручения; W_p — полярный момент сопротивления.

Информационно-измерительные приборы и системы. Появление измерительных информационных комплексов и систем, а также приборов с применением специализированных микропроцессорных, компьютерных и виртуальных технологий вызвано следующими аспектами:

- широким распространением специализированных многофункциональных микропроцессоров и персональных компьютеров, имеющих высокое быстродействие, большие объемы памяти, стандартные интерфейсы, практически неограниченные графические возможности, позволяющие создать функционирующие в реальном масштабе времени виртуальные измерительные устройства, с высокой степенью подобия воспроизводящие поведение тех или иных физических приборов и систем;

- созданием автоматизированных информационно-измерительных систем различного назначения, таких как автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний, физические и космические объекты и пр.;

- возможностью реализации в весьма компактной форме измерительных приборов и модулей;

- появлением измерительного программирования, под которым понимается программирование для информационно-измерительной техники и систем, позволяющее ей проводить измерение, контроль, диагностирование или распознавание образов, включая функции сбора, передачи, обработки, представления измерительной информации в управлении измерительным экспериментом.

В зависимости от выполняемых функций ИС можно условно разделить на три основных вида: измерительные системы измерения и хранения информации (измерительные системы прямого назначения). К ИС относят также системы распознавания образов и системы технической диагностики.

Измерительные системы прямого назначения условно делят на: информационно-измерительные системы (ИИС); измерительно-вычислительные комплексы (ИВК); виртуальные информационно-измерительные приборы или компьютерно-измерительные системы (КИС).

Самым широким классом измерительных систем прямого назначения являются ИИС. Основные функции ИИС – получение измерительной информации от объекта исследования, ее обработка, передача, представление информации оператору или/и компьютеру, запоминание, отображение и формирование управляющих воздействий. ИИС должна:

- управлять измерительным процессом или экспериментом в соответствии с принятым критерием функционирования;

- выполнять возложенные на нее функции в соответствии с назначением и целью;

-обладать требуемыми показателями и характеристиками точности, помехоустойчивости, быстродействия, надежности, пропускной способности, адаптивности, сложности;

- отвечать экономическим требованиям, предъявляемым к способам и форме представления информации, размещения технических средств; быть приспособленной к функционированию с измерительными информационными системами смежных уровней иерархии и другими ИИС.

Основной функцией ИИС, как и любой другой технической системы, является целенаправленное преобразование входной информации в выходную. Это преобразование выполняется либо автоматически с помощью аппаратуры технического обеспечения в сложных ИИС, ИВК и виртуальных приборах.

Применение современных средств цифровой схематичной техники коренным образом изменило принципы построения ИИС. Кроме того, методы обоснованного распределения и направления информационных потоков дают возможность уменьшить их избыточность. Это позволяет ставить задачу о возможно максимальном переносе обработки измерительной информации к месту ее формирования, т.е. перейти к конвейерной обработке измерительной информации в распределенной ИИС. В целом такая система состоит из следующих основных частей: системы первичных преобразователей (датчиков), устройств сбора и первичной обработки информации, средств вторичной обработки информации, устройств управления и контроля, устройств связи с другими системами объекта, накопителей информации.

По организации алгоритма функционирования различают следующие виды ИИС:

- с заранее заданным алгоритмом работы, правила функционирования которых не меняются, поэтому их можно использовать только для исследования объектов, работающих в постоянном режиме;

- программируемые, в которых изменяют алгоритм работы по заданной программе, составляемой в соответствии с условиями функционирования объекта исследования;

- адаптивные, алгоритм работы которых, а часто и структура, изменяются, приспосабливаясь к изменениям измеряемых величин и условий работы объекта;

- интеллектуальные, обладающие способностью к перенастройке в соответствии с изменяющимися условиями функционирования и способные выполнять все функции измерения и контроля в реальном масштабе времени.

Математическое, программное и информационное обеспечение входит в состав лишь ИИС с вычислительными комплексами.

Математическое обеспечение – аналитические (математические) модели объекта исследования (измерения) и вычислительные алгоритмы.

В последние годы при создании ИС наиболее часто используют математическое моделирование, реализующее цепочку: объект – модель – вычислительный алгоритм – программа для компьютера – расчет на компьютере – анализ результатов расчета – управление объектом исследования.

Алгоритм измерения может быть представлен программно, словесно, аналитически, графически или сочетанием этих методов. Последовательность действий при этом не произвольна, а реализует тот или иной метод решения.

Программное обеспечение ИИС включает в себя системное и общее прикладное программное обеспечение, которое реализуется программной подсистемой. Системное программное обеспечение – это совокупность программного обеспечения компьютера, используемого в ИИС, и дополнительных программных средств, позволяющих работать в диалоговом режиме; управлять измерительными компонентами; обмениваться информацией внутри подсистем комплекса; автоматически проводить диагностику технического состояния.

По существу, программное обеспечение ИИС представляет собой взаимодополняющую, взаимодействующую совокупность подпрограмм, реализующих:

- типовые алгоритмы эффективного представления и обработки измерительной информации, планирования эксперимента и других измерительных процедур;

- архивирование данных эксперимента;

- метрологические функции комплекса (аттестацию, поверку, экспериментальное определение нормируемых метрологических характеристик и пр.).

Информационное обеспечение определяет способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта исследования в виде документов, диаграмм, графиков, сигналов для их представления обслуживающему персоналу и компьютеру для дальнейшего использования в управлении.

Всю измерительную систему в целом охватывает метрологическое обеспечение.

В структуру технической подсистемы ИИС входят:

- блок первичных измерительных преобразователей;

- средства вычислений электрических величин (измерительные компоненты);

- совокупность цифровых устройств и компьютерной техники (вычислительных компонентов);

- меры текущего времени и интервала времени;

- блок вторичных измерительных преобразователей;

- устройства ввода-вывода аналоговых и цифровых сигналов с нормированными метрологическими характеристиками;

- совокупность элементов сравнения, мер и элементов описания;

- блок преобразователей сигнала, цифровых табло, дисплеев, элементов памяти и пр.;

- различные накопители информации.

Важное значение для эксплуатации ИИС имеет эргономическое, эффективное и наглядное построение форм дисплея и управляющих элементов, называемых интерфейсом пользователя, обеспечивающих взаимодействие оператора с персональным (или специализированным) компьютером. В общем случае интерфейсом называют устройство сопряжения персонального компьютера со средствами измерений или любыми другими внешними техническими системами. Эффективность работы рассматриваемого интерфейса заключается в быстром развитии у пользователя простой концептуальной модели взаимодействия с ИИС.

Основная литература:

Дополнительная литература: ;

Контрольные вопросы:

1.Какие признаки используются для классификации аналоговых из­мерительных приборов?

2. Какие существуют виды механических первичных преобразователей?

3.Что представляют собой измерительные системы и как их классифицируют?

Тема лекции 6. Основы стандартизации. Введение. Цели и задачи стандартизации. Методические основы стандартизации. Система предпочтительных чисел. Международные организации по стандартизации.

Введение. Практически во всех экономически развитых странах деятельность по установлению требований к продукции и услугам, процессам их производства и реализации, а также по контролю соблюдения этих требований базируется на системах стандартизации, контроля, подтверждения соответствия и сертификации. Любое изменение по отношению к стандартизации внешних условий вызывает и изменение ее самой. Внешние условия – переход в начале 90-х гг. ХХ в. экономики Республики Казахстан к рыночному типу. Это нашло отражение и в усовершенствованной национальной системе стандартизации, что было подтверждено в основополагающем законе РК «О стандартизации». В результате принятия закона появились новые правовые акты, нормативные документы по стандартизации и виды стандартов, свод правил и т.д.

Цели стандартизации. Стандартизации осуществляется в соответствии с целями:

- установления норм, правил и характеристик (далее - требований) к продукции, процессам (работам), услугам; - обеспечения безопасности продукции, процессов (работ), услуг для жизни, здоровья людей, имущества, охраны окружающей среды; - устранения технических барьеров в торговле, обеспечения конкурентоспособности продукции на внутреннем и внешнем рынках; - обеспечения технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции; - обеспечения единства измерений; - сохранения и рационального использования всех видов ресурсов; - обеспечения обороноспособности и мобилизационной готовности страны; - обеспечения безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций; - защиты интересов потребителей в вопросах качества продукции, процессов (работ), услуг.

Методические основы стандартизации. Применяемые в области стандартизации правила, нормы, рекомендации, методические и описательные положения предназначены для установки правил, принципов, норм, относящихся к деятельности по стандартизации, организации работ по стандартизации, разработке, пересмотру и отмене стандартов, их структуре, схемам разработки, правилам изложения и оформления.

В методологии стандартизации как процесса управления особое значение приобретают определенные подходы: системный анализ в стандартизации; научный подход в стандартизации; принцип предпочтительности; унификация, агрегатирование и симплификация.

Системный анализ в стандартизации включает следующие основные принципы:

- направленность на выявление целей системы;

- изучение динамического характера процессов, протекающих в системах, их функционирования и развития;

- определение и исследование всех существенных взаимосвязей как внутри системы, так и между системой и внешней средой, а также выбор частных решений с учетом их влияния на систему в целом;

- поиск вариантов решения и выбор наилучшего из них;

- нахождение оптимальных решений на основе сравнения эффекта затрат;

- учет случайно действующих факторов.

Научный подход в стандартизации основан на том, что основные показатели, нормы, характеристики и требования, включаемые в стандарт, должны соответствовать передовому уровню науки техники и основываться на результатах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Принцип предпочтительности используют при разработке стандартов на изделия широкого применения, решении задач рационального выбора и установления градаций количественных значений параметров изделий, проведении унификации, типизации и должен основываться на использовании рядов предпочтительных чисел. Требования научно-технического прогресса и разработка конкурентоспособной продукции вынуждают производителей создавать и выпускать все более совершенные изделия одного и того же назначения. Исключить неоправданно большую номенклатуру этих изделий и обеспечить согласование между собой их параметров и размеров можно лишь на основе стандартов параметров.

Суть параметрического подхода в стандартизации заключена в том, что параметры изделий массового производства устанавливают по определенным правилам на основе предпочтительных чисел. Отметим, что практически все системы согласования параметров строятся на трех основных правилах:

-пропорциональности – параметры объекта пропорциональны одному главному параметру;

- аддитивности – параметры объекта укладываются в ряды чисел, образуемых путем последовательного сложения;

- мультипликативности – параметры объекта укладываются в ряды чисел, образуемых путем умножения на постоянный множитель.

Система предпочтительных чисел. Рассмотрим систему предпочтительных чисел (система рекомендована ИСО) – ряды R. Специальные исследования показали, что наиболее оптимальными являются ряды, построенные на геометрической прогрессии. Преимущество геометрической прогрессии состоит в том, что в любом интервале процент увеличения величины числа является неизменным; недостаток – все ее члены обязательно округляются.

Пусть имеется геометрический ряд, в котором коэффициенты - члены прогрессии. В ряде, построенном на основе геометрической прогрессии, постоянен ее знаменатель , т.е. отношение последующего члена к предыдущему:

Каждый последующий член ряда является произведением предыдущего члена на знаменатель ряда и любой i-й член геометрической прогрессии:

Например, при значениях имеем геометрический ряд 1,2,4,8,16,…, а при - ряд 1;1,4; 2;2,8,… .

Ряды, построенные на основе геометрической прогрессии, обладают следующими свойствами:

- произведение или частное каждых любых из двух его членов является членом ряда;

- любой член ряда, возведенный в целую положительную степень, также является членом этого ряда.

Менее удобны применяемые иногда ряды, построенные на основе арифметической прогрессии. В арифметической прогрессии разность между ее соседними членами постоянна и любой член

где а₁ – первый член прогрессии; b – разность прогрессии; n – номер члена. В частности, последовательность чисел 1,2,3,4,5,… представляет арифметическую прогрессию, возрастающую с разностью 1. Последовательность чисел 1; 0,75; 0,5; 0,25… - арифметическая прогрессия, убывающая с разностью 0,25.

Несмотря на простоту, ряды предпочтительных чисел, построенные на основе арифметической прогрессии, имеют недостаток – неравномерность ряда, ограничивающий их применение. Так, в приведенной последовательности с разностью 1 второй член ряда превышает первый на 100%, десятый больше девятого на 11%, а сотый больше 99-ого всего на 1%. В результате большие числа следуют друг за другом с очень малыми интервалами, что не всегда оправдано и рационально. Для устранения этого недостатка используют ступенчатые ряды, составленные из отрезков арифметических рядов с различными разностями. По такому принципу построен ряд номиналов монет РК – 1,2,5 тенге.

Международной организацией по стандартизации рекомендовано для построения рядов предпочтительных чисел на основе геометрической прогрессии использовать такие ряды, в которых происходит десятикратное увеличение каждого следующего n-го члена. Наиболее удобными для практики были признаны ряды, у которых первый член и знаменатель

Стандартом установлено четыре основных ряда предпочтительных чисел, обозначаемых R5, R10. R20, R40, и один дополнительный R80, значения для которых соответственно равны:

Ряды предпочтительных чисел, приведенные в стандарте, включают их значения в диапазоне от 0 до , полученные для величин а₁, лежащих в интервале

Для перехода от чисел этого интервала в любой другой десятичный интервал необходимо умножить соответствующее число на 10^к, где к – целое положительное или отрицательное число. Например, при к=1 все числа ряда перейдут в интервал а при к=-1 – в интервал

Допускается также использовать производные ряды, которые образуются из основных путем отбора каждого второго, третьего или в общем случае каждого n- го члена ряда. В радиотехнике кроме рядов R для выражения числовых параметров ряда электрических величин используют числа, построенные по рядам, рекомендуемых МЭК. Для данных рядов (ряда Е) Примером применения рядов Е могут служить ряды номинальных значений сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов.

При построении и выборе параметрических рядов на конкретный параметр существуют два основных метода обоснования: техническое и экономическое. При использовании метода технического обоснования задача сводится к тому, чтобы построить ряд на параметр изделий, который может быть функционально зависим от другого параметра, параметрический ряд на который задан. Этот же метод должен использоваться в случаях, когда параметр анализируемого изделия связан по функциональному или эксплуатационному назначению с параметрами другого изделия, ряд на который задан.

Международная организация по стандартизации ИСО. Одной из самых авторитетных международных организаций в области стандартизации является ИСО (членами ИСО являются национальные организации по стандартизации более 140 стран мира). Она была создана в 1946 г. Сфера деятельности этой организации касается стандартизации во всех областях, кроме электротехники и электроники, относящихся к компетенции МЭК. Стратегическая цель ИСО – содействие стандартизации в мировом масштабе для улучшения международного товарообмена и взаимопомощи, а также для расширения сотрудничества в области интеллектуальной, научной, технической и экономической деятельности с помощью разработки международных стандартов, отвечающих мировому уровню. Чрезвычайно широко в мире используются международные стандарты ИСО, общее число которых превышает 12000, причем ежегодно принимаются и пересматриваются около 1000 стандартов. Международные стандарты ИСО обычно разрабатываются и вводятся в действие следующим образом. Специалистами ИСО выбирается за основу наиболее прогрессивный, современный и действующий стандарт одной из стран. Затем рассылается для ознакомления и сбора отзывов всем членам технического комитета по данному направлению. Далее на заседании технического комитета обсуждаются разногласия и вырабатывается единая редакция документа, которая утверждается на основе консенсуса. Стандарты ИСО носят рекомендательный характер, хотя часто применяются в международных и межгосударственных контрактах в качестве обязательных. Руководство 2 ИСО/МЭК, обобщая международный опыт стандартизации, представляет следующие виды стандартов: основополагающий стандарт; терминологический стандарт; стандарт на методы испытаний; стандарт на продукцию; стандарт на процесс; стандарт на услугу; стандарт на совместимость; стандарт с открытыми значениями; положения; методические положения; описательное положение.

Международная электротехническая комиссия (МЭК). МЭК была создана в 1906 г. После создания ИСО организация МЭК стала автономной в ее составе. МЭК занимается стандартизацией в области электротехники, электроники, радиосвязи, приборостроения. Эти области не входят в сферу деятельности ИСО.

Основная цель организации, которая определена ее Уставом, - содействие международному сотрудничеству по стандартизации и смежных с ней проблемам в области электротехники и радиотехники путем разработки международных стандартов и других документов.

Основные объекты стандартизации МЭК:

- материалы для электротехнической промышленности (жидкие, твердые, газообразные диэлектрики, медь, алюминий, их сплавы, магнитные материалы);

-электротехническое оборудование производственного назначения (сварочные аппараты, двигатели, светотехническое оборудование, реле, низковольтные аппараты, кабель и др.);

- электроэнергетическое оборудование (паровые и гидравлические турбины, линии электропередач, генераторы, трансформаторы);

- изделия электронной промышленности (интегральные схемы, микропроцессоры, печатные платы и т.д.;

- электронное оборудование бытового и производственного назначения;

- электроинструменты;

- оборудование для спутников связи;

- терминология.

МЭК принято более 2000 международных стандартов. По содержанию они отличаются от ИСО большей конкретикой: в них изложены технические требования к продукции и методам ее испытания, а также требования по безопасности, что актуально не только для объектов стандартизации МЭК, но и для важнейшего аспекта подтверждения соответствия – сертификации на соответствие требованиям стандартов по безопасности.

Придавая большое значение разработке международных стандартов на безопасность, ИСО совместно с МЭК приняли Руководство ИСО/МЭК 51 «Общие требования к изложению вопросов безопасности при подготовке стандартов». В нем отмечается, что безопасность представляет собой такой объект стандартизации, который проявляет себя при разработке стандартов во многих различных формах, на разных уровнях, во всех областях техники и для абсолютного большинства изделий.

При производстве продукции принятие решений, связанных с обеспечением безопасности, основывается обычно на расчетах рисков и оценке степени безопасности. Оценка риска (или установление вероятности причинения вреда) базируется на накопленных эмпирических данных и научных исследованиях. Оценка степени безопасности сопряжена с вероятным уровнем риска, и нормы безопасности почти всегда устанавливаются на государственном уровне. Обычно на сами нормы безопасности влияет уровень социально-экономического развития и образованности общества. Риски зависят от качества проекта и производственного процесса, от условий использования (потребления) продукта.

Базируясь на такой концепции безопасности, ИСО и МЭК полагают, что обеспечению безопасности будет способствовать применение международных стандартов, в которых установлены требования безопасности. При подготовке стандартов безопасности выявляют как характеристики объекта стандартизации, которые могут оказывать негативное воздействие на человека и окружающую среду, так и методы установления безопасности по каждой характеристике продукта. Но главной целью стандартизации в области безопасности является поиск защиты от различных видов опасностей.

В сферу деятельности МЭК входят: опасность при травмах, опасность поражения электротоком, техническая опасность, опасность при пожарах, взрывоопасность, химическая и биологическая опасности, опасность излучений оборудования (звуковых, инфракрасных, радиочастотных, ультрафиолетовых, ионизирующих, радиационных и др.).

МЭК сотрудничает с ИСО, совместно разрабатывая руководства и директивы по актуальным вопросам стандартизации, сертификации, аккредитации испытательных лабораторий и методическим аспектам. Объединенный программный комитет ИСО/МЭК занимается распределением ответственности двух организаций по вопросам, касающимся смежных областей техники, а также планирует работу.

В рамках СНГ стандартизация, метрология и сертификация осуществляется в соответствии с межправительственным документом «Соглашение о проведении согласованной политики в области стандартизации, метрологии и сертификации». На основе данного соглашения создан Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации Содружества Независимых Государств (МГС СНГ), где представлены все национальные организации по стандартизации, метрологии и сертификации этих стран.

В настоящее время МГС СНГ признан ИСО в качестве региональной организации по стандартизации стран СНГ; подписаны соглашения МЭК и СЕН о сотрудничестве. Стандарты и иная нормативная документация, разработанная Советом, распространяется в странах СНГ. Этот процесс проводится в соответствии с правилами ПМГ 04-94 «Порядок распространения межгосударственных стандартов и нормативной документации Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации» и правилами ПМГ 05-94 «Порядок взаимодействия национальных органов по стандартизации по осуществлению переводов межгосударственных, международных и зарубежных стандартов».

Основная литература:

Дополнительная литература:

Контрольные вопросы:

1.Назовите основные цели и задачи стандартизации.

2.В чем заключается принцип предпочтительности в стандартизации?

3.Расскажите о международных организациях, действующих в сфере стандартизации?

Тема лекции 7. Организационно-методические принципы сертификации. Цели сертификации. Качество и конкурентоспособность продукции. Системы обязательной и добровольной сертификации. Законодательная база сертификации Республики Казахстан.

Цели сертификации. Основными целями сертификации являются:

- обеспечение безопасности продукции, процессов, работ, услуг для жизни и здоровья людей, охраны имущества граждан и окружающей среды; - защита интересов потребителей в вопросах качества продукции и услуг; устранение технических барьеров в торговле, обеспечение конкурентоспособности продукции на внутреннем и внешнем рынках; - создание необходимых условий для деятельности физических и юридических лиц на едином товарном рынке Казахстана, а также для участия в международном экономическом, научно-техническом сотрудничестве и международной торговле.

Сертификация в переводе с латыни означает «сделано верно». Для того чтобы убедиться в том, что продукт «сделан верно», надо знать, каким требованиям он должен соответствовать и каким образом возможно получить достоверные доказательства этого соответствия. Общепризнанным способом такого доказательства служит сертификация соответствия.

ИСО/МЭК предлагает термин «соответствие», указывая, что это процедура, в результате которой может быть представлено заявление, дающее уверенность в том, что продукция (процесс, услуга) соответствует заданным требованиям. Это может быть:

- заявление поставщика о соответствии, т.е. его письменная гарантия в том, что продукция соответствует заданным требованиям; заявление, которое может быть напечатано в каталоге, накладной, руководстве об эксплуатации или другом сообщении, относящемся к продукции, это может быть также ярлык, этикетка и пр.;

- сертификация – процедура, посредством которой третья сторона дает письменную гарантию, что продукция, процесс, услуга соответствует заданным требованиям.

Под испытанием понимается техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции в соответствии с установленной процедурой по принятым правилам. Испытания осуществляют в испытательных лабораториях, причем это название употребляют как к юридическому, так и к техническому органу.

Качество и конкурентоспособность продукции. Одна из основных целей деятельности по стандартизации, метрологии и подтверждению соответствия (сертификации) – обеспечение качества продукции и услуг. Данную цель отражает триада методов и видов деятельности по обеспечению качества, представленную графически на рис.7.1.

Качество – совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворить установленные и предполагаемые потребности.

Рис. 7.1. Триада методов и видов деятельности по обеспечению качества.

Объектом может быть деятельность или процесс, продукция, услуги, организация, система или отдельное лицо, а также любая комбинация из них.

Процесс – совокупность взаимосвязанных ресурсов и деятельности, которые преобразуют входящие элементы (в случае продукции - сырье, материалы) в выходящие (готовую продукцию).

Услуга – итоги непосредственного взаимодействия поставщика и потребителя и внутренней деятельности поставщика по удовлетворению потребностей потребителя.

Качество формируется, опираясь на следующие базовые предпосылки:

- наличие нормативной базы, которая задает образец (норму) производимой продукции или услуг;

- уровень инженерной подготовки производства (технология, оборудование, средства и методы контроля и т.д.);

- уровень подготовки персонала и уровень организации управления производством;

- знание рынка продукции и услуг и состояние международного рынка.

Как показывает практика, основными побудительными мотивами для сертификации систем качества зарубежными фирмами обычно являются:

- стремление усилить конкурентные преимущества;

- требования заказчика (основного потребителя);

- получение льгот при кредитовании и страховании;

- преимущество при получении госзаказа;

- сокращение издержек;

- сокращение аудиторских проверок потребителями и партнерами;

- совершенствование организации и культуры производства и др.

Исследования, проведенные в девяти странах (Китай и страны Юго-Восточной Азии), показали, что фирмы, внедрившие системы управления качеством и сертифицировавшие их на соответствие стандартам ИСО серии 9000, смогли значительно увеличить рыночные доли, расширить экспорт, повысить имидж своих товарных марок.

Европейская политика по качеству базируется на общих подходах к созданию общеевропейской экономики и призвана обеспечить условия для развития «новой культуры качества», направленной на потребителя с учетом интересов экономических партнеров и обращения на едином рынке только высококачественных продуктов. Создавая свою политику по качеству, Европейский Союз определил роль органов власти, производственных компаний и потребителей в общей задаче повышения качества, главной целью которых является объединение усилий всей экономики ЕС, направленных на повышение конкурентоспособности в результате улучшения качества товаров, услуг и совершенствования организации производства.

Системы обязательной и добровольной сертификации. Обязательная сертификация в Казахстане, как и в зарубежных странах, распространяется, прежде всего, на потребительские товары и подтверждает их безопасность и экологичность. Продукция, подлежащая обязательной сертификации, включается в официальный перечень, который является важным документом для всех заинтересованных в сертификации, поскольку:

- потребители рассматривают перечень как источник информации о гарантии своих прав на приобретение безопасных товаров, на выбор среди их аналогов, находящихся в продаже;

- торговые организации получают возможность обоснованного выбора при размещении заказов;

- изготовители, ориентируясь на перечень, могут своевременно подготовиться к проведению сертификации на своем предприятии;

- таможенные контроли получают сведения об объектах обязательного контроля при ввозе товаров на территорию РК;

- сертификационные органы вместе с номенклатурой товаров получают возможность своевременного обеспечения своего фонда нормативных документов необходимыми стандартами;

- контролирующие органы могут подготовиться к инспекционному контролю сертифицированной продукции, составить планы и графики работ;

- технические комитеты по стандартизации, благодаря этой информации, определяют объекты для стандартизации методов испытаний и установления обязательных для сертификации требований на конкретные виды продукции.

Системы добровольной сертификации имеют некоторые характерные черты:

- активная роль заявителя, который определяет подтверждаемые требования к объекту сертификации, методы их проверки, стандарты или другие нормативные документы, устанавливающие требования, выбирает схему сертификации;

- самоорганизация системы, т.е. инициирование ее создания и регистрации любыми субъектами хозяйственной деятельности;

- открытость, возможность для заинтересованных сторон ознакомиться с составом участников системы, правилами и процедурами сертификации;

- самостоятельность, невмешательство местных органов исполнительной власти, иных государственных и общественных структур в деятельность системы (если оно не являются ее организаторами).

Добровольную сертификацию может проводить орган по обязательной сертификации. В этом случае необходимо:

- зарегистрировать систему добровольной сертификации и знак соответствия;

- предусмотреть в правилах проведения, наряду с обязательной сертификацией, и добровольную сертификацию.

Знаки соответствия в системах добровольной сертификации подтверждают соответствие товара (услуги).

Еще одна особенность систем добровольной сертификации относится к признанию сертификатов соответствия. Основным критерием признания является авторитет органа, выдавшего сертификат.

Официальную информацию о зарегистрированных системах добровольной сертификации, в том числе об их правилах, знаках соответствия, формах сертификата, публикует Госстандарт на основе данных Государственного реестра систем сертификации.

Законодательная база сертификации Республики Казахстан. Сертификация в Республике Казахстан организуется и проводится в соответствии государственными законами РК: «О защите прав потребителей», «О сертификации», «О стандартизации», «Об обеспечении единства измерений», а также с законами РК, относящимися к определенным отраслям: «О пожарной безопасности», «Об экологии и охране окружающей среды»; иными правовыми актами РК, направленными на решение отдельных социально-экономических задач, указами Президента и актами Правительства.

Закон Республики Казахстан «О сертификации» устанавливает правовые основы сертификации продукции, систем качества и производств (далее - процессов), работ и услуг в РК, регулирует отношения в области сертификации, устанавливает права, обязанности и ответственность участников сертификации.

Организационную структуру государственной системы сертификации образуют: государственный орган по стандартизации, метрологии и сертификации; аккредитованные органы по сертификации продукции, процессов, работ, услуг; аккредитованные испытательные лаборатории (центры). Государственная система сертификации обеспечивает проведение единой политики в области сертификации и устанавливает основные правила и процедуры сертификации; требования к органам по сертификации, испытательным лабораториям (центрам) и процедуры их аккредитации; процедуры подготовки и аттестации экспертов-аудиторов по сертификации; правила ведения реестра государственной системы сертификации, аудита и инспекционного контроля; иные требования, необходимые для реализации целей сертификации.

Испытательные лаборатории (центры) могут иметь статус юридического лица или являться структурными подразделениями юридического лица. Организации, осуществляющие испытания для целей сертификации, подлежат аккредитации в порядке, установленном государственным органом по стандартизации, метрологии и сертификации. При проведении сертификационных испытаний в лабораториях (центрах), являющихся структурными подразделениями юридических лиц, должно быть обеспечено присутствие при испытаниях представителя органа по сертификации, поручившего испытательной лаборатории (центру) их проведение. При проведении сертификационных испытаний в лабораториях (центрах), являющихся структурными подразделениями аккредитованных органов по сертификации, присутствие представителя органа по сертификации не требуется.

При соответствии продукции, процесса, работы, услуги требованиям технических регламентов, стандартов или иных нормативных документов органом по сертификации выдается заявителю сертификат соответствия, установленного уполномоченным государственным органом по стандартизации, метрологии и сертификации образца. Сертификат соответствия подлежит регистрации в реестре государственной системы сертификации в порядке, установленном уполномоченным государственным органом по стандартизации, метрологии и сертификации.

Знак соответствия предназначается для маркирования сертифицированной продукции. Порядок применения знаков соответствия устанавливается уполномоченным государственным органом по стандартизации, метрологии и сертификации.

Государственный контроль деятельности аккредитованных органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров) осуществляет уполномоченный государственный орган по стандартизации, метрологии и сертификации или его территориальные подразделения по государственному надзору в порядке, установленном законодательством. При выявлении в деятельности органа по сертификации или испытательной лаборатории (центра) нарушений требований нормативных документов по сертификации уполномоченный государственный орган по стандартизации, метрологии и сертификации имеет право приостановить действие аттестата аккредитации на срок до шести месяцев с указанием причины приостановления. После устранения причин, по которым действие аттестата аккредитации было приостановлено, действие аттестата аккредитации возобновляется. При неустранении причин, по которым было приостановлено действие аттестата аккредитации, или при выявлении (в течение срока действия аттестата аккредитации) повторного нарушения требований нормативных документов, аттестат аккредитации может быть аннулирован судом по представлению уполномоченного государственного органа по стандартизации, метрологии и сертификации.

Должностные лица, которые осуществляют государственный надзор за качеством сертифицированной продукции (работ, услуг) и государственный контроль деятельности органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров) имеют право: иметь беспрепятственный доступ для осуществления государственного надзора за качеством сертифицированных продукции, работ, услуг или государственного контроля деятельности органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров); запрашивать и получать от физических и юридических лиц документы и сведения, необходимые для проведения государственного надзора за качеством сертифицированных продукции, работ, услуг и государственного контроля деятельности органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров); проводить в соответствии с требованиями нормативных документов отбор проб и образцов продукции для контроля ее соответствия, с отнесением стоимости израсходованных образцов и затрат на проведение испытаний (анализов, измерений) на издержки производства проверяемых объектов; принимать определенные законодательством правовые меры воздействия к физическим и юридическим лицам, нарушающим законодательство о стандартизации и сертификации.

Инспекционный контроль за сертифицированными продукцией, процессами, работами, услугами проводят органы по сертификации в порядке, установленном нормативными документами по сертификации.

Основная литература:

Дополнительная литература: .

Контрольные вопросы:

1. Расскажите о качестве и конкурентоспособности продукции.

2.Какие положения входят в системы обязательной сертификации и системы добровольной сертификации?

3.Расскажите о законодательной базе сертификации Республики Казахстан.